CN114729655A - 流体压力缸 - Google Patents

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Abstract

第一MR传感器(28)和第二MR传感器(30)由第一磁阻效应元件图案和第二磁阻效应元件图案组合而成，第一MR传感器与第二MR传感器隔开规定的间隔(L)配置，以使得在第一MR传感器接收到最多的与活塞(18)的轴向平行的方向的磁铁(26)的磁场分量时，第二MR传感器接收到最多的与活塞的径向平行的方向的磁铁的磁场分量。

Description

流体压力缸
技术领域
本发明涉及一种流体压力缸，尤其涉及一种具备位置检测机构的流体压力缸。
背景技术
以往，已知有如下的流体压力缸，该流体压力缸将磁铁(永久磁石)安装于活塞，并在缸筒设置对磁铁的磁场进行检测的磁气传感器，由此来检测活塞的位置。
当在存在外部磁场的环境下使用这样的流体压力缸的情况下，可能会受到外部磁场的影响而误检测活塞的位置。
日本实开平4-59404号公报记载了一种抑制外部磁场导致的误动作的产生的流体压作动设备的位置检测装置。该位置检测装置在内置有永久磁石的活塞的位移方向上配设有第一检测传感器和第二检测传感器，因此通过对第一检测传感器的输出和第二检测传感器的输出进行减法处理来抵消外部磁场带来的影响。
但是，在日本实开平4-59404号公报中，只考虑了像焊接线路中的外部磁场那样的、作用于第一检测传感器的磁场与作用于第二检测传感器的磁场相同的外部磁场。希望能够通过简单的磁传感器的结构等来防止在作用有各种外部磁场时错误地检测活塞的位置的流体压力缸。
发明内容
本发明是以这样的情况为背景而做成的，其目的在于提供一种有效地活用磁阻效应元件，从而即使作用有各种外部磁场，也不会误检测活塞的位置的流体压力缸。
本发明的流体压力缸通过安装于缸筒的第一MR传感器和第二MR传感器来检测安装于活塞的磁铁的磁场，由此对活塞位于规定位置进行检测，第一MR传感器和第二MR传感器由第一磁阻效应元件图案和第二磁阻效应元件图案组合而成，该第一磁阻效应元件图案的电阻值对应于与活塞的轴向平行的方向的磁场的强度而减少，该第二磁阻效应元件图案的电阻值对应于与活塞的径向平行的方向的磁场的强度而减少。并且，第一MR传感器与第二MR传感器隔开规定的间隔配置，以使得在第一MR传感器接收到最多的与活塞的轴向平行的方向的磁铁的磁场分量时，第二MR传感器接收到最多的与活塞的径向平行的方向的磁铁的磁场分量。
另外，本发明的流体压力缸也可以通过安装于缸筒的第一MR传感器、第二MR传感器以及第三MR传感器来检测安装于活塞的磁铁的磁场，由此对活塞位于规定位置进行检测。第一MR传感器、第二MR传感器以及第三MR传感器由第一磁阻效应元件图案和第二磁阻效应元件图案组合而成，该第一磁阻效应元件图案的电阻值对应于与活塞的轴向平行的方向的磁场的强度而减少，该第二磁阻效应元件图案的电阻值对应于与活塞的径向平行的方向的磁场的强度而减少。并且，第一MR传感器、第二MR传感器以及第三MR传感器在与活塞的轴向平行的方向上以规定的间隔排列配置，以使得在第一MR传感器接收到最多的与活塞的轴向平行的方向的磁铁的磁场分量时，第二MR传感器和第三MR传感器接收到最多的与活塞的径向平行的方向的磁铁的磁场分量。
根据上述流体压力缸，通过有效地活用MR传感器的功能，能够精度良好地检测活塞的位置，并且能够在作用有各种外部磁场时防止误检测活塞的位置。
本发明的流体压力缸将具备分别对彼此正交的两个方向做出反应的一对磁阻效应元件图案的多个MR传感器隔开规定的间隔配置，能够精度良好地检测活塞的位置，并且即使作用有各种外部磁场，也不用担心误检测活塞的位置。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的流体压力缸位于规定的动作位置时的示意图。
图2是用示意图表示图1的流体压力缸所具备的MR传感器的结构的图。
图3是用电路图表示图1的流体压力缸所具备的MR传感器的结构的图。
图4是图1的流体压力缸位于其他动作位置时的示意图。
图5是图1的流体压力缸位于另外的动作位置时的示意图。
图6是表示对应于图1的流体压力缸中的活塞的位置的MR传感器的输出的图。
图7是用框图表示图1的流体压力缸所具备的传感器模块的结构的图。
图8是表示对应于图1的流体压力缸中的活塞的位置的比较部的输出等的图。
图9是表示其他的流体压力缸的磁场作用于图1的流体压力缸的样子的图。
图10是表示基于其他的流体压力缸的磁场的MR传感器的输出的图。
图11是表示A方向的焊接磁场作用于图1的流体压力缸的样子的图。
图12是表示基于A方向的焊接磁场的MR传感器的输出的图。
图13是表示B方向的焊接磁场作用于图1的流体压力缸的样子的图。
图14是表示基于B方向的焊接磁场的MR传感器的输出的图。
图15是表示磁化的螺栓的磁场作用于图1的流体压力缸的样子的图。
图16是表示基于磁化的螺栓的磁场的MR传感器的输出的图。
图17是本发明的第二实施方式的流体压力缸位于规定的动作位置时的示意图。
图18是表示对应于图17的流体压力缸中的活塞的位置的MR传感器的输出的图。
图19是用框图表示图17的流体压力缸所具备的传感器模块的结构的图。
图20是表示对应于图17的流体压力缸中的活塞的位置的比较部的输出等的图。
具体实施方式
以下，对于本发明的流体压力缸，例举多个优选的实施方式，并参照附图进行说明。
(第一实施方式)
参照图1～图16，对本发明的第一实施方式的流体压力缸10进行说明。如图1所示，流体压力缸10包含：一端由杆盖12封闭并且另一端由头盖14封闭的缸筒16、在缸筒16内配设为滑动自如的活塞18以及与活塞18连结的活塞杆20。这些缸筒16、杆盖12、头盖14、活塞18以及活塞杆20都由铝合金等非磁性体材料构成。
在以下的说明中，在使用关于上下左右的方向的词语时，为了方便，是指附图中的方向，并不限定部件等的实际的配置。另外，可能将与作为活塞18的滑动方向的活塞18的轴向平行的方向，即附图中的左右方向称作A方向，并将与活塞18的径向平行的方向，即附图中的上下方向称作B方向。
缸筒16的内部空间被活塞18划分为杆盖12侧的第一压力室22和头盖14侧的第二压力室24。第一压力室22和第二压力室24分别经由未图示的端口而被供给压力流体或排放压力流体。活塞杆20的一端与活塞18连结，活塞杆20的另一端通过杆盖12而向外部延伸。
当向第一压力室22供给压力流体并且排出第二压力室24的压力流体时，活塞18向右方移动，从而拉入活塞杆20。当向第二压力室24供给压力流体并且排出第一压力室22的压力流体时，活塞18向左方移动，从而活塞杆20被推出。
在本实施方式中，在活塞杆20的推出工序中，进行所需要的工作。例如，在焊接线路中，作为焊接对象的板材的工件由活塞杆20的另一端定位并保持。此外，将活塞18向推出活塞杆20的方向移动的工序称作“驱动工序”，并将活塞18向拉入活塞杆20的方向移动的工序称作“返回工序”。
在活塞18的外周部安装有环状的磁铁(永久磁铁)26。磁铁26在A方向上被磁化，磁铁26的左侧端面为N极，右侧端面为S极。在磁铁26的周围形成有磁场(磁通)46，该磁场46从磁铁26的左侧端面出发，通过磁铁26的径向外侧，并返回磁铁26的右侧端面。该磁场46越过缸筒16而延伸到规定的区域。在本实施方式中，磁铁26的形状是360度绕活塞18的周围的环状，但在具备限制活塞18的旋转的结构的情况下，磁铁26的形状也可以不是环状。
在接近杆盖12的缸筒16的外侧，在A方向上隔开规定距离L而安装有作为使用了磁阻效应元件的磁气传感器的第一MR传感器28和第二MR传感器30。另外，在缸筒16的外侧设置有传感器模块32，该传感器模块32与第一MR传感器28和第二MR传感器30连接，并处理来自这些传感器的输出。在本实施方式中，第一MR传感器28和第二MR传感器30设置为与传感器模块32分体，但这些传感器也可以组装于传感器模块32中。
第一MR传感器28和第二MR传感器30是相同的结构，因此，作为代表，参照图2和图3对第一MR传感器28的结构进行说明。如图2所示，第一MR传感器28是第一磁阻效应元件图案28a和第二磁阻效应元件图案28b的组合，该第一磁阻效应元件图案28a对C方向的磁场做出反应，从而电阻值根据其强度而减少，该第二磁阻效应元件图案28b对与C方向垂直的D方向的磁场做出反应，从而电阻值根据其强度而减少。
如图3所示，第一磁阻效应元件图案28a的一端与正电源电压(Vcc)连接，第二磁阻效应元件图案28b的一端与基准电压(Gnd)连接。第一磁阻效应元件图案28a与第二磁阻效应元件图案28b的连结点的电位是第一MR传感器28的输出(V1)。当第一磁阻效应元件图案28a的电阻值减少时，连结点的电位变高，当第二磁阻效应元件图案28b的电阻值减少时，连结点的电位变低。
接着，对第一MR传感器28和第二MR传感器30相对于缸筒16的安装姿势和安装位置进行说明。
[传感器的安装姿势]
第一MR传感器28以第一磁阻效应元件图案28a做出反应的C方向为A方向，且第二磁阻效应元件图案28b作出反应的D方向为B方向的姿势安装于缸筒16的外侧。同样地，第二MR传感器30也以第一磁阻效应元件图案做出反应的方向为A方向，且第二磁阻效应元件图案做出反应的方向为B方向的姿势安装于缸筒16的外侧。
[传感器的安装位置]
第一MR传感器28安装于如下位置：在活塞18位于图1所示的基准位置时，接收到最多的安装于活塞18的磁铁26的磁场46的A方向分量的位置。另一方面，第二MR传感器30安装于如下位置：与第一MR传感器28相比的右侧，且在活塞18位于上述基准位置时，接收到最多的磁铁26的磁场46的B方向分量的位置。换言之，第一MR传感器28和第二MR传感器30在A方向上隔开规定距离L配置，以使得在第一MR传感器28接收到最多的磁铁26的磁场46的A方向分量时，第二MR传感器30接收到最多的磁铁26的磁场46的B方向分量。
在本实施方式中，将在活塞18的驱动工序中在差点到达行程终端之前定位并保持未图示的工件时作为活塞18的基准位置。
如图4所示，在活塞18位于从基准位置向右方离开距离L的位置时，第一MR传感器28接收到较多磁铁26的磁场46的B方向分量，第二MR传感器30接收到较多磁铁26的磁场46的A方向分量。另外，如图5所示，在活塞18位于从基准位置向右方离开距离2L的位置时，第一MR传感器28几乎不受磁铁26的磁场46的影响，第二MR传感器30接收到较多磁铁26的磁场46的B方向分量。
图6是表示对应于活塞18的位置X的第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2的图。横轴表示活塞18的位置X，纵轴表示传感器的输出。第一MR传感器28的输出V1由实线表示，第二MR传感器30的输出V2由虚线表示。活塞18的位置X在活塞18位于基准位置时取原点，在活塞18与原点相比位于右方时为正的值。此外，为了方便，包含活塞18越过行程终端而位于左方的情况在内地示出第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2。
第一MR传感器28的输出V1在活塞18位于原点时(X＝0时)为最大值VMAX，并在X＝L时为最小值VMIN。第二MR传感器30的输出V2在X＝L时为最大值VMAX，并在X＝0和X＝2L时为最小值VMIN。第二MR传感器30配置在从第一MR传感器28起向右方的规定距离L处，因此第二MR传感器30的输出V2的波形是将第一MR传感器28的输出V1的波形向横轴正方向平移相当于距离L后的波形。
将第一MR传感器28和第二MR传感器30位于距磁铁26足够远的远处而完全不接收磁铁26的磁场46时的输出表示为基准输出Vs。将基准输出Vs与上述最大值VMAX之间的规定值设定为接通阈值VON，并将基准输出Vs与上述最小值VMIN之间的规定值设定为切断阈值VOFF。
如图7所示，与第一MR传感器28和第二MR传感器30连接的传感器模块32具备：控制部34、第一比较部36a～第四比较部36d、位置判定部38、第一诊断部40、第二诊断部42以及通信部44。前述的接通阈值VON和切断阈值VOFF被保持于控制部34。
输出V1从第一MR传感器28输入至第一比较部36a，并且接通阈值VON从控制部34输入至第一比较部36a。在第一比较部36a中，第一MR传感器28的输出V1被与接通阈值VON进行比较。在第一MR传感器28的输出V1为接通阈值VON以上时，第一比较部36a使比较信号C1上升，在第一MR传感器28的输出V1小于接通阈值VON时，第一比较部36a使比较信号C1下降。
输出V1从第一MR传感器28输入至第二比较部36b，并且切断阈值VOFF从控制部34输入至第二比较部36b。在第二比较部36b中，第一MR传感器28的输出V1被与切断阈值VOFF进行比较。在第一MR传感器28的输出V1为切断阈值VOFF以下时，第二比较部36b使比较信号C2上升，在第一MR传感器28的输出V1大于切断阈值VOFF时，第二比较部36b使比较信号C2下降。
输出V2从第二MR传感器30输入至第三比较部36c，并且接通阈值VON从控制部34输入至第三比较部36c。在第三比较部36c中，第二MR传感器30的输出V2被与接通阈值VON进行比较。在第二MR传感器30的输出V2为接通阈值VON以上时，第三比较部36c使比较信号C3上升，在第二MR传感器30的输出V2小于接通阈值VON时，第三比较部36c使比较信号C3下降。
输出V2从第二MR传感器30输入至第四比较部36d，并且切断阈值VOFF从控制部34输入至第四比较部36d。在第四比较部36d中，第二MR传感器30的输出V2被与切断阈值VOFF进行比较。在第二MR传感器30的输出V2为切断阈值VOFF以下时，第四比较部36d使比较信号C4上升，在第二MR传感器30的输出V2大于切断阈值VOFF时，第四比较部36d使比较信号C4下降。
图8示出了对应于活塞18的位置X的比较信号C1～C4的状态。比较信号C1在活塞18到达与X1相比稍大的X3的位置时进行切换。比较信号C2在活塞18到达X2的位置时进行切换。比较信号C3在活塞18到达与X2相比稍小的X4的位置时进行切换。比较信号C4在活塞18到达X1的位置时进行切换。
比较信号C1～C4输入至位置判定部38，在位置判定部38中，判定活塞18是否到达了规定位置。位置判定部38将判定出的结果作为开关信号SW向控制部34输出。开关信号SW的初始值被设定为切断。如图8所示，在比较信号C1和比较信号C4都为上升后的状态时，即活塞18向靠近原点的方向移动而到达X1的位置时，位置判定部38将开关信号SW从切断切换为接通。
另外，在比较信号C2和比较信号C3都为上升后的状态时，即活塞18向从原点离开的方向移动而到达X2的位置时，位置判定部38将开关信号SW从接通切换为切断。图8示出了开关信号SW的从切断向接通的切换和从接通向切断的切换。
控制部34能够经由通信部44与外部进行双向的通信。控制部34根据从位置判定部38接收到的开关信号SW，经由通信部44向外部输出例如指示未图示的灯的点亮和熄灭的信号SW′。在该情况下，从在活塞18的驱动工序中活塞18到达X1的位置到切换至返回工序而活塞18到达X2的位置为止的期间，灯为点亮的状态。
通过灯点亮，从而知道活塞18到达了驱动工序的行程终端附近，通过灯熄灭，从而知道活塞18的返回工序处于刚开始之后。另外，在灯为点亮的状态时，知道活塞18存在于接近杆盖12的规定的区域。开关信号SW也可以用于与流体压力缸10关联而动作的未图示的外部设备的控制。
能够从外部对传感器模块32进行接通阈值VON和切断阈值VOFF的设定变更。当控制部34经由通信部44从外部接收与接通阈值VON和切断阈值VOFF的设定变更相关的数据时，该控制部34向第一比较部36a和第三比较部36c输出新的接通阈值VON，并向第二比较部36b和第四比较部36d输出新的切断阈值VOFF。
磁铁26的磁力随着时间变化而降低(减磁)，另外，第一MR传感器28和第二MR传感器30的感度在长期放置于高温环境下时降低。当这样的情况发生时，虽然也依赖于接通阈值VON的设定，但第一MR传感器28的输出V1的最大值VMAX或第二MR传感器30的输出V2的最大值VMAX可能减少至不会超过接通阈值VON的程度。
因此，以监视第一MR传感器28的输出V1的最大值VMAX和第二MR传感器30的输出V2的最大值VMAX是否因时间变化等而减少规定以上为目的而设置了第一诊断部40和第二诊断部42。第一MR传感器28的输出V1输入至第一诊断部40，第二MR传感器30的输出V2输入至第二诊断部42。以下，对第一诊断部40中的处理内容进行说明，但第二诊断部42中的处理内容也与之相同。
第一诊断部40具有：最大值判定部40a、最大值存储部40b以及监视部40c。每当第一MR传感器28的输出V1从增加转为减少时，最大值判定部40a将此时的输出(例如将要转为减少之前的输出V1)作为最大值VMAX向最大值存储部40b发送。最大值存储部40b以时间序列存储从最大值判定部40a接收到的最大值VMAX数据。
监视部40c定期地对存储于最大值存储部40b的多个最大值VMAX数据中的最近的规定数量的数据计算出平均值，并将其与当初的规定数量的数据的平均值进行比较。然后，在判定为最近的规定数量的数据的平均值比当初的规定数量的数据的平均值小规定值以上的情况下，向控制部34输出注意信号E1。
当从第一诊断部40的监视部40c接收到注意信号E1时，控制部34对磁铁26的减磁、第一MR传感器28的感度的降低等情况发生的可能性高进行通知，并经由通信部44向外部输出注意信号E1′。由此，能够向操作者催促部件更换等维护，或催促接通阈值VON的调整。
在本实施方式中，由第一诊断部40对第一MR传感器28的输出V1的最大值VMAX进行监视，并由第二诊断部42对第二MR传感器30的输出V2的最大值VMAX进行监视，但也可以通过共用的诊断部对输出V1的最大值VMAX和输出V2的最大值VMAX统合地进行监视。输出V1的最大值VMAX和输出V2的最大值VMAX这两方减少了规定以上的情况下，磁铁26的减磁为原因的可能性高，仅它们中的一方减少了规定以上的情况下，该MR传感器的感度降低为原因的可能性高。共用的诊断部区别这些情况而输出注意信号是有效的。
接着，参照图9～图10，对将流体压力缸10放置于作用有各种外部磁场的环境下的情况进行说明。此外，在图9等中，简略化地示出流体压力缸10。
(作用有其他缸磁场的情况)
如图9所示，假定其他流体压力缸50与流体压力缸10在B方向上排列配置，且安装于其他流体压力缸50的活塞52的磁铁54的磁场56作用于流体压力缸10的第一MR传感器28和第二MR传感器30的情况。作用于第一MR传感器28和第二MR传感器30的磁场56根据其他流体压力缸50的动作位置而变动。
图10示出了基于其他流体压力缸50的磁场56的第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2的例子。横轴表示沿着A方向的其他流体压力缸50的活塞52的位置，纵轴表示传感器的输出。由实线表示第一MR传感器28的输出V1，由虚线表示第二MR传感器30的输出V2。活塞52的位置将A方向上与前述的流体压力缸10的活塞18的基准位置对应的位置取作原点。
从第一MR传感器28和第二MR传感器30到其他流体压力缸50的磁铁54为止的B方向上的距离大于从第一MR传感器28和第二MR传感器30到流体压力缸10的磁铁26为止的B方向上的距离。因此，如图10所示，第二MR传感器30的输出V2为切断阈值VOFF以下的可能性低。因此，开关信号SW进行接通切断的可能性低，在作用有其他流体压力缸50的磁场56时，能够防止错误地检测流体压力缸10的活塞18位于规定位置。如果以将切断阈值VOFF从基准输出Vs离开的方式进行设定变更，则能够进一步可靠地防止误检测。
(作用有焊接磁场的情况)
假定流体压力缸10设置于焊接线路，由焊接电流产生的磁场(焊接磁场)作用于流体压力缸10的第一MR传感器28和第二MR传感器30的情况。焊接磁场与磁铁的磁场不同，是仅由一方向的分量构成的磁场。以下，区分焊接磁场的方向为A方向的情况和为B方向的情况进行说明。
如图11所示，假定A方向的焊接磁场58作用于第一MR传感器28和第二MR传感器30的情况。图12示出了基于该焊接磁场58的第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2的例子。横轴表示时间，纵轴表示传感器的输出。由于焊接电流恒定，因此当焊接开始时，第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2从基准输出Vs上升之后，保持为恒定值Va。此外，第二MR传感器30的输出V2与第一MR传感器28的输出V1一致。
如图12所示，虽然上述一定值Va为接通阈值VON以上，但第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2不会变得小于基准输出Vs，第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2不会成为切断阈值VOFF以下。因此，开关信号SW不会接通切断，因此在作用有A方向的焊接磁场58时，能够防止错误地检测活塞18位于规定位置。
如图13所示，假定B方向的焊接磁场60作用于第一MR传感器28和第二MR传感器30的情况。图14示出了基于该焊接磁场60的第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2的例子。横轴表示时间，纵轴表示传感器的输出。由于焊接电流恒定，因此当焊接开始时，第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2从基准输出Vs下降之后，保持为恒定值Vb。此外，第二MR传感器30的输出V2与第一MR传感器28的输出V1一致。
如图14所示，虽然上述一定值Vb为切断阈值VOFF以下，但第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2不会变得大于基准输出Vs，第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2不会成为接通阈值VON以上。因此，开关信号SW不会接通切断，在作用有B方向的焊接磁场60时，能够防止错误地检测活塞18位于规定位置。
(作用有磁化的螺栓等的磁场的情况)
如图15所示，假定用于流体压力缸10的组装、安装的螺栓等安装部件62被焊接磁场磁化，从而安装部件62的磁场64作用于流体压力缸10的第一MR传感器28和第二MR传感器30的情况。图16示出了基于磁化的安装部件62的磁场64的第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2的例子。横轴表示时间，纵轴表示传感器的输出。由实线表示第一MR传感器28的输出V1，由虚线表示第二MR传感器30的输出V2。
在磁化的安装部件62的周围形成有从安装部件62的一端侧出发并返回安装部件62的另一端侧的磁场(磁通)64，但该磁场64完全不变动。因此，至少开关信号SW不会接通切断，在作用有磁化的螺栓等安装部件62的磁场64时，能够防止错误地检测活塞18位于规定位置。
根据本实施方式的流体压力缸10，将具备分别对彼此正交的两个方向做出反应的一对磁阻效应元件图案的两个MR传感器28、30隔开规定的间隔L配置，由此能够精度良好地检测活塞18的位置，并且即使作用有各种外部磁场，也不会误检测活塞18的位置。
另外，由于设置有对第一MR传感器28的输出V1和第二MR传感器30的输出V2的最大值VMAX是否减少了规定以上进行监视的第一诊断部40和第二诊断部42，因此能够容易得知道磁铁26的减磁、第一MR传感器28或第二MR传感器30的感度降低等。
(第二实施方式)
接着，参照图17～图20对本发明的第二实施方式的流体压力缸70进行说明。此外，在第二实施方式的流体压力缸70中，对与上述的流体压力缸10相同或等同的构成要素标注相同的参照符号，并省略详细的说明。
第一实施方式适合于想要检测的活塞18的位置为杆盖12的附近的情况，与此相对，第二实施方式即使在想要检测的活塞18的位置不在杆盖12的附加的情况下也适用。即，在第二实施方式中，能够将活塞18的基准位置设定在任意的位置。
如图17所示，在缸筒16的外侧，作为使用了磁阻效应元件的磁气传感器的第三MR传感器72、第一MR传感器28以及第二MR传感器30依次在A方向上排列地安装。第三MR传感器72与第一MR传感器28的间隔和第一MR传感器28与第二MR传感器30的间隔L相同。
第三MR传感器72是与第一MR传感器28相同的结构，并且与第一MR传感器28同样地，以第一磁阻效应元件图案做出反应的方向为A方向且第二磁阻效应元件图案做出反应的方向为B方向的姿势安装于缸筒16的外侧。在活塞18位于图17所示的基准位置时，第三MR传感器72与第二MR传感器30同样地，接收到最多的磁铁26的磁场46的B方向分量。
图18是表示对应于活塞18的位置X的第一MR传感器28的输出V1、第二MR传感器30的输出V2以及第三MR传感器72的输出V3的图。横轴表示活塞18的位置X，纵轴表示传感器的输出。由实线表示第一MR传感器28的输出V1，由虚线表示第二MR传感器30的输出V2，由二点划线表示第三MR传感器72的输出V3。活塞18的位置X在活塞18位于基准位置时取原点，在活塞18与基准位置相比位于右方时为正的值，在活塞18与基准位置相比位于左方时为负的值。
第一MR传感器28的输出V1在X＝0时为最大值VMAX，在X＝L和X＝-L时为最小值VMIN。第二MR传感器30的输出V2在X＝L时为最大值VMAX，在X＝0时为最小值VMIN。第三MR传感器72的输出V3在X＝-L时为最大值VMAX，在X＝0时为最小值VMIN。第三MR传感器72配置在从第一MR传感器28起向左方的规定距离L处，因此第三MR传感器72的输出V3的波形是将第一MR传感器28的输出V1的波形向横轴负方向平移了相当于距离L的波形。
如图19所示，与第一MR传感器28、第二MR传感器30以及第三MR传感器72连接的传感器模块32具备：控制部34、第一比较部36a～第五比较部36e、位置判定部38、第一诊断部40、第二诊断部42、第三诊断部43以及通信部44。
输出V3从第三MR传感器72输入到第五比较部36e，且接通阈值VON从控制部34输入到第五比较部36e。在第五比较部36e中，第三MR传感器72的输出V3被与接通阈值VON进行比较。在第三MR传感器72的输出V3为接通阈值VON以上时，第五比较部36e使比较信号C5上升，在第三MR传感器72的输出V3小于接通阈值VON时，第五比较部36e使比较信号C5下降。
图20示出了对应于活塞18的位置X的比较信号C1～C5的状态。比较信号C1在活塞18到达与X1相比稍大的X3的位置时以及活塞18到达与-X1相比稍小的-X3的位置时进行切换。比较信号C2在活塞18到达X2的位置时以及活塞18到达-X2的位置时进行切换。比较信号C3在活塞18到达与X2相比稍小的X4的位置时进行切换。比较信号C4在活塞18到达X1的位置时以及活塞18到达-X1的位置时进行切换。比较信号C5在活塞18到达与-X2相比稍大的-X4的位置时进行切换。
比较信号C1～C5输入到位置判定部38，在位置判定部38中，判定活塞18是否到达规定位置。位置判定部38将判定的结果作为开关信号SW向控制部34输出。开关信号SW的初始值被设定为切断。如图20所示，在比较信号C1和比较信号C4都为上升后的状态时，位置判定部38将开关信号SW从切断切换为接通。即，在活塞18从右方向靠近原点的方向移动而到达X1的位置时以及活塞18从左方向靠近原点的方向移动而到达-X1的位置时，位置判定部38将开关信号SW从切断切换为接通。
另外，在比较信号C2和比较信号C3都为上升后的状态时，即活塞18向从原点向右方离开的方向移动而到达X2的位置时，位置判定部38将开关信号SW从接通切换为切断。而且，在比较信号C2和比较信号C5都为上升后的状态时，即活塞18向从原点向左方离开的方向移动而到达-X2的位置时，位置判定部38将开关信号SW从接通切换为切断。
图20示出了开关信号SW的从切断向接通的切换和从接通向切断的切换。如从图20理解的那样，开关信号SW在活塞18存在于以原点为中心的限定的区域时接通，因此能够容易地检测活塞18位于基准位置(原点)的附近。
以对第三MR传感器72的输出V3的最大值VMAX是否因时间变化等而减少了规定以上进行监视为目的而设置有第三诊断部43。第三MR传感器72的输出V3输入到第三诊断部43。第三诊断部43中的处理内容与前述的第一诊断部40中的处理内容相同。
根据本实施方式的流体压力缸70，除了第一MR传感器28和第二MR传感器30之外还设置第三MR传感器72，因此能够将想要检测的活塞18的位置不限于杆盖12的附近而设定在任意的位置。
本发明的流体压力缸不限于上述的实施方式，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内采用各种结构。

Claims (10)

1.一种流体压力缸，通过安装于缸筒(16)的第一MR传感器(28)和第二MR传感器(30)来检测安装于活塞(18)的磁铁(26)的磁场，由此对所述活塞位于规定位置进行检测，该流体压力缸(10)的特征在于，
所述第一MR传感器和所述第二MR传感器由第一磁阻效应元件图案(28a)和第二磁阻效应元件图案(28b)组合而成，该第一磁阻效应元件图案的电阻值对应于与所述活塞的轴向平行的方向的磁场的强度而减少，该第二磁阻效应元件图案的电阻值对应于与所述活塞的径向平行的方向的磁场的强度而减少，所述第一MR传感器与所述第二MR传感器隔开规定的间隔配置，以使得在所述第一MR传感器接收到最多的与所述活塞的轴向平行的方向的所述磁铁的磁场分量时，所述第二MR传感器接收到最多的与所述活塞的径向平行的方向的所述磁铁的磁场分量。
2.根据权利要求1所述的流体压力缸，其特征在于，
具备传感器模块(32)，该传感器模块与所述第一MR传感器和所述第二MR传感器连接，所述传感器模块具备：第一比较部(36a)，该第一比较部将所述第一MR传感器的输出与大于基准输出的接通阈值进行比较；第三比较部(36c)，该第三比较部将所述第二MR传感器的输出与所述接通阈值进行比较；第二比较部(36b)，该第二比较部将所述第一MR传感器的输出与小于所述基准输出的切断阈值进行比；以及第四比较部(36d)，该第四比较部将所述第二MR传感器的输出与所述切断阈值进行比较。
3.根据权利要求2所述的流体压力缸，其特征在于，
所述传感器模块具备位置判定部(38)，在所述第一MR传感器的输出为所述接通阈值以上且所述第二MR传感器的输出为所述切断阈值以下时，该位置判定部将开关信号从切断切换为接通，在所述第一MR传感器的输出为所述切断阈值以下且所述第二MR传感器的输出为所述接通阈值以上时，该位置判定部将所述开关信号从接通切换为切断。
4.根据权利要求2所述的流体压力缸，其特征在于，
所述流体压力缸能够进行所述接通阈值和所述切断阈值的设定变更。
5.根据权利要求1所述的流体压力缸，其特征在于，
具备传感器模块，该传感器模块与所述第一MR传感器和所述第二MR传感器连接，所述传感器模块具备诊断部(40、42)，该诊断部对所述第一MR传感器的输出的最大值和所述第二MR传感器的输出的最大值是否减少了规定以上进行监视。
6.一种流体压力缸，通过安装于缸筒的第一MR传感器、第二MR传感器以及第三MR传感器(72)对安装于活塞的磁铁的磁场进行检测，由此对所述活塞位于规定位置进行检测，该流体压力缸(70)的特征在于，
所述第一MR传感器、所述第二MR传感器以及所述第三MR传感器由第一磁阻效应元件图案和第二磁阻效应元件图案组合而成，该第一磁阻效应元件图案的电阻值对应于与所述活塞的轴向平行的方向的磁场的强度而减少，该第二磁阻效应元件图案的电阻值对应于与所述活塞的径向平行的方向的磁场的强度而减少，所述第一MR传感器、所述第二MR传感器以及所述第三MR传感器在与所述活塞的轴向平行的方向上以规定的间隔排列配置，以使得在所述第一MR传感器接收到最多的与所述活塞的轴向平行的方向的所述磁铁的磁场分量时，所述第二MR传感器和所述第三MR传感器接收到最多的与所述活塞的径向平行的方向的所述磁铁的磁场分量。
7.根据权利要求6所述的流体压力缸，其特征在于，
具备传感器模块，该传感器模块与所述第一MR传感器、所述第二MR传感器以及所述第三MR传感器连接，所述传感器模块具备：第一比较部，该第一比较部将所述第一MR传感器的输出与大于基准输出的接通阈值进行比较；第三比较部，该第三比较部将所述第二MR传感器的输出与所述接通阈值进行比较；第二比较部，该第二比较部将所述第一MR传感器的输出与小于所述基准输出的切断阈值进行比较；第四比较部，该第四比较部将所述第二MR传感器的输出与所述切断阈值进行比较；以及第五比较部(36e)，该第五比较部将所述第三MR传感器的输出与所述接通阈值进行比较。
8.根据权利要求7所述的流体压力缸，其特征在于，
所述传感器模块具备位置判定部，在所述第一MR传感器的输出为所述接通阈值以上且所述第二MR传感器的输出为所述切断阈值以下时，该位置判定部将开关信号从切断切换为接通，在所述第一MR传感器的输出为所述切断阈值以下且所述第二MR传感器的输出为所述接通阈值以上时以及在所述第一MR传感器的输出为所述切断阈值以下且所述第三MR传感器的输出为所述接通阈值以上时，该位置判定部将所述开关信号从接通切换为切断。
9.根据权利要求7所述的流体压力缸，其特征在于，
所述流体压力缸能够进行所述接通阈值和所述切断阈值的设定变更。
10.根据权利要求6所述的流体压力缸，其特征在于，
具备传感器模块，该传感器模块与所述第一MR传感器、所述第二MR传感器以及所述第三MR传感器连接，所述传感器模块具备诊断部(40、42、43)，该诊断部对所述第一MR传感器的输出的最大值、所述第二MR传感器的输出的最大值以及所述第三MR传感器的输出的最大值是否减少了规定以上进行监视。
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